Genetika kodo
Proteinoj plenumas multajn malsamajn biologiajn funkciojn. Ili estas la fundamentaj unuoj de tiel diversaj strukturoj kiel haroj, muskoloj kaj enzimoj. Proteinoj nepras por preskaŭ ĉiuj korpaj funkcioj; cetere, ili havas grandan specifecon. La sekreto de tia specifeco kuŝas en la maniero per kiu aminoacidoj kunligiĝas por formi specifan sinsekvon en polipeptido.
La sinsekvo de bazoj en la DNA-molekulo enhavas la genetikan informon necesan por ordoni la sintezon de ĉiuj proteinoj. La genetika kodo (aŭ gena kodo) esprimas tiun sinsekvon.
Kodonoj
redakti
La genetika kodo estas aro da 3-literaj "kodaj vortoj" (kodonoj) kiuj specifas la diversajn aminoacidojn de proteinoj.
La literoj de la genetika kodo respondas al la bazoj laŭlonge de la grandega DNA-molekulo. La mamuta varieco de bazo-sinsekvoj en DNA provizas preskaŭ senliman sistemon por la stokiĝo de informoj. Oni taksas ke ordinara homa ĉelo enhavas sufiĉajn informojn por plenigi 20.000 plenformatajn librojn.
Ĉar nur 4 bazoj (ACGT, t.e.: Adenino, Citozino, Guanino, kaj Timino) ekzistas en DNA, ĉiuj vortoj de la genetika kodo devas esti esprimitaj per kombinoj de nur 4 literoj. Almenaŭ 20 "vortoj" estas bezonataj por esprimi unike ĉiun el la 20 aminoacidoj trovataj en proteinoj. Por havi 20 vortojn por la kodo, ĉiu aminoacido bezonus vorton enhavantan ne malpli ol 3 literojn. (Se la vortoj konsistus el unusola litero, nur 4 aminoacidoj povus esti unike esprimataj. La uzo de 2-literaj vortoj permesus 42, aŭ nur 16 unikajn vortojn. La uzo de 3-literaj vortoj permesus 43, aŭ 64 unikajn vortojn, kiuj estas pli ol sufiĉaj.) Suba tabelo donas la 3-literajn kodajn vortojn (kodonojn) por mRNA. Rememoru: en RNA, uracilo (U) anstataŭas la timinon (T) de DNA.
| Kodonoj por mRNA | |
|---|---|
| Aminoacido | Kodonoj |
| alanino | GCA, GCC, GCG, GCU |
| arginino | AGA, AGG, CGA, CGC, CGG, CGU |
| asparagino | AAC, AAU |
| asparta acido | GAC, GAU |
| cisteino | UGC, UGU |
| fenilalanino | UUC, UUU |
| glicino | GGA, GGC, GGG, GGU |
| glutama acido | GAA, GAG |
| glutamino | CAA, CAG |
| histidino | CAC, CAU |
| izoleŭcino | AUA, AUC, AUU |
| leŭcino | CUA, CUC, CUG, CUU, UUA, UUG |
| lizino | AAA, AAG |
| metionino | AUG |
| prolino | CCA, CCC, CCG, CCU |
| serino | UCA, UCC, UCG, UCU, AGC, AGU |
| tirozino | UAC, UAU |
| treonino | ACA, ACC, ACG, ACU |
| triptofano | UGG |
| valino | GUA, GUC, GUG, GUU |
Oni deĉifris la genetikan kodon per aldono de artaj mRNAoj al ĉelaj ekstraktoj, kaj la posta determinado de la strukturo de iu ajn nove sintezita proteino. En klasika eksperimento de tia tipo, raportita en 1961, usona biokemiisto M. Nirenberg uzis la artefaritan mesaĝan poliuridilan acidon, kiu entenas la ripetan bazosinsekvon UUU. Li izolis la nove formitan proteinon kaj identigis ĝin kiel polifenilalaninon. Tio implicis ke la mRNA-kodono por fenilalanino estas UUU.
Pluraj interesaj faktoj pri la genetika kodo estis el trovitaj.
Koda degenereco (ambigueco)
redaktiLa plejparton de la aminoacidoj reprezentas pli ol unu kodono, kondiĉo konata kiel koda "degenereco".
Ĉi tiu termino ne necese implicas ĥaoson aŭ konfuzon, ĉar ankaŭ videblas en la listo pri kodonoj por RNA, ke neniu kodono reprezentas pli ol unu aminoacidon.
Ankaŭ la genetika kodo estas nesurkuniĝa, kio signifas ke la bazoj de najbaraj kodonoj de RNA ne funkcias en ambaŭ kodonoj. Tiel, bazosinsekvo de GCAAUG, kiu reprezentas alaninon (GCA) kaj metioninon (AUG), ne povas ankaŭ reprezenti glutaminon (CAA) aŭ asparaginon (AAU). Interese, la genetika kodo estas sen-koma; tio estas, neniu interpunkcia signalo estas deviga por indiki la finon de unu kodono kaj la komencon de la sekvanta kodono en la sinsekvo.
Oni nun scias ke en kojlobacilo (E. coli) kaj eble en ĉiuj specioj de la vivo, sintezo de proteino komenciĝas per la kodono AUG. Uzata tiamaniere por startigi polipeptidan ĉenon, AUG esprimas N-formilmetioninon, kiu iĝas la N-finloka aminoacido de la rezultanta proteino.
La N-formila grupo blokas la amino-grupon de la metionino tiel ke la kresko de la ĉeno povas partoprenigi nur la karboksilon, kaj tial povas okazi en ununura direkto. Enzima disfendo deprenas la tutan N-formilmetioninon disde la finpreta proteino.
Sensignifa kodono
redaktiTri el la 64 genetikaj kod-vortoj (UAG, UAA, UGA) ne reprezentas iun ajn sciatan aminoacidon; tial oni nomis ilin sensignifaj kodonoj.
Nun oni scias ke ili estas halt-signaloj, kiuj haltigas la sintezon de proteinoj kaj tiel ĉesigas la kreskon de proteinaj ĉenoj.
La kodonoj estas idente samaj en homoj, kojlobaciloj, kobajoj kaj tabak-plantoj. Ege probablas, ke la aminoacidaj kodonoj estas la samaj por ĉiuj vivantaj specioj. La sekva listo estas resumo de la ĝeneralaj trajtoj de la genetika kodo.
| Ĝeneralaj trajtoj de la genetika kodo | ||
|---|---|---|
| Trajto | Ekzemplo | Klarigo |
| Kodonoj estas tri-literaj vortoj | GCA | = alanino |
| La kodo estas degenera | GCA, GCC, GCG, GCU | ĉiuj esprimas alaninon |
| La kodo estas nesurkuniĝa,
kaj bezonas neniun interpunkcion |
GCACUA | alanino, leŭcino, sed ne treonino (ACU) |
| Starto de ĉeno estas kodita | AUG | N-formilmetionino kiam uzata kiel unua kodono de sinsekvo |
| Finiĝo de ĉeno estas kodita | UAA, UAG kaj UGA | sensignifaj kodonoj |
| La kodo estas universala | GCA | alanino, eble en ĉiuj organismoj |
